父亲的影响是霍金踏上科学研究的重要推力。长大后的霍金不止一次地表示，很感激父亲常带他到实验室接触显微镜，同时激发了他对科学与数学的兴趣。此外，父亲知道他对生物学没有兴趣，也就没有强迫他钻研下去，而是鼓励他多学些数学、化学方面的相关知识。正是得益于这样的成长经历，霍金在父亲的指引下顺利走过了该走的路。他很清楚自己喜爱和擅长的是什么。“虽然我是一名数学教授，但是自从17岁离开中学后，我从没有受过正规的数学教育，全靠自己边学边用而来。在校时，物理总是最无聊的科目，因为太简单明显了。相较而言，化学有趣多了，因为实验过程中总是充满了各种意外。物理和天文学可以让我们了解人类从何而来又为何在此，我渴望参透宇宙的奥秘。或许，现在的我获得了一点成功，但我想知道的仍是永无止境。”
少年时，霍金（最左）和他的朋友们喜欢玩棋盘游戏，并且会创造属于自己的游戏。
他们还用可回收部件构建了一台计算机，可以解决基本的数学方程式
关于“黑洞”的研究
“你可以问问，一个人跳进黑洞会发生什么。”
霍金（握手帕者）和牛津船艇俱乐部成员的合照
1977年，剑桥大学斯蒂芬·霍金教授与他的妻子简及两个孩子罗伯特和露西在家中。
1959年，17岁的霍金前往牛津大学，攻读自然科学专业。最初的一年半时间，他并不适应牛津的生活，觉得学业“太简单了、简直毫无意义”，此外，他也不愿意参加社团活动。到第三年的时候，他开始逐渐热衷于参加古典音乐社团和科幻小说社团，还加入了牛津大学著名的赛艇俱乐部。根据他的回忆，在牛津的三年本科期间，他用于学习的时间加起来不超过1000小时。因此在最后的答辩阶段，他还是有些担心：因为他计划去剑桥大学攻读宇宙学博士，对方的入学条件之一是必须拿到一等荣誉学士学位，而霍金对此并没有把握。此外他也清楚，自己在牛津大学的老师眼中是一名懒散的学生。
答辩时，老师问他下一步的计划，霍金回答说：“如果您授予我一等学位，我将去剑桥大学读宇宙学。如果是二等学位，我将留在牛津。因此我希望您授予我一等学位。”结果，他居然真的拿到了一等学位！
不幸的是，在剑桥大学求学期间，霍金被诊断出患有肌肉萎缩性侧索硬化症，也就是“渐冻症”。当时，医生曾诊断身患绝症的他只能活两年。“渐冻症”让霍金逐渐丧失了活动能力，他的全身上下只有三根手指和两只眼睛可以活动，头朝右边倾斜，肩膀左低右高，双手紧紧并在当中。渐渐地，这成为了霍金的标志性形象。霍金被病痛禁锢在轮椅上，但他仍坚强地活了下来。疾病阻断了他对身体的控制力，却并未影响他的心智。
1964年，英国皇家学会举办了一场学术活动。著名天文学家、宇宙大爆炸论的坚定反对者弗雷德·霍伊尔正在发表演讲，陈述他最新的研究结果。他的演讲忽然被打断，站在后排的一名年轻人高喊：“你弄错了！”霍伊尔很生气，反问对方原因，年轻人镇静地说：“我已经算出了正确的结果。”这位敢于质疑权威人士的年轻人正是22岁的霍金。而当时他已被诊断出罹患渐冻症，是拄着拐杖去参加学术讨论活动的。
在科学上，霍金给人们留下最深的印象是他对于黑洞的研究。简单说来，可以用一句话表达他的理论：黑洞何时不再黑？在它爆炸之时。他继而成为他这一代的科学界领军人物，探索着万有引力和黑洞的特性。
这项研究后来成为现代物理学史上的一个转折点。在1973年的最后几个月，当霍金开始将量子理论应用在黑洞上时，一套全新的理论在他脑海中自然而然地显现了。在之前漫长而艰巨的计算中，霍金困惑地发现，黑洞—那些传说中的宇宙末日的化身—并非真的就是黑的。他发现，黑洞也会熄灭，泄露出辐射和粒子，最终会爆炸，并在永恒的时间中消失。这意味着，黑洞所扮演的角色从之前人们认为的“破坏者”变身成为“创造者”—或者至少是“回收者”。
一开始，没人相信粒子会从黑洞中出来，其中也包括霍金自己。经过反复计算，他的理论终于得到论证。1974年，霍金以《黑洞爆炸？》为题的论文发表于《自然》期刊。在对自然统一理论的艰苦追寻中，霍金的研究成为一个重要的里程碑。过去，人们用爱因斯坦的相对论理论描述大宇宙，用普朗克的量子理论描述微观粒子。而霍金的理论意在将这两种貌似平行、不会相交的理论连接起来，从而解释一个比人类之前所想的更为复杂的宇宙。
“你可以问问，一个人跳进黑洞会发生什么。”霍金在1978年的一次采访中说，“我认为他肯定无法活下来。但是另一方面，如果我们把某个人送出去让他跳进黑洞，不论是他、还是组成他的原子都是回不来的，但他的质能会回来。或许这适用于整个宇宙。”
这篇《黑洞爆炸？》的论文至今仍为科学家们称颂。宇宙学家、霍金的剑桥论文导师丹尼斯·W·夏马称之为“物理学史上最美的文章”。普林斯顿高等研究院的理论家爱德华·威登表示：“为了更好地理解霍金在那篇论文中的思想，我们已经实践了将近四十年。但至今我们可能还远远没能完全理解它，感觉仍然是崭新的。”
虽然不能写字和说话，但是霍金的思维却遨游到了宇宙之间。霍金曾表示，应该用科学来揭开宇宙的奥秘，“我认为，我们将来的确会了解宇宙的起源和结构。事实上，现在我们已经接近实现这个目标。在我看来，没有任何障碍能够阻碍人类的思维的飞跃。”
霍金的中国情缘
霍金在中国十分受欢迎，曾三次访问中国。
1985年，他受中国科学技术大学邀请首次来华。期间，他发表了两个演讲，谈及“黑洞形成的理论”和“时间为什么总是向前”。
2002年，霍金在著名数学家丘成桐的邀请下再度访问中国，分别在杭州、北京出席学术会议和国际数学家大会开幕式。
2006年，他第三次访问中国，先后在香港科技大学以及北京人民大会堂发表演讲，并参观了天坛和颐和园。
霍金在世界各地都有许多支持者，但他在中国受欢迎的程度颇为不同。2016年，他在社交网站微博上开设帐号，很快便吸引上百万的粉丝，数量远超英国首相。可以说，他在中国年轻人中受欢迎的程度就如同好莱坞明星一般。
提出对人工智能的担忧
霍金生前曾多次表达自己对人工智能发展的担忧。早在2014年，他就指出，研发人工智能将成为人类历史上犯的最大错误。他也同特斯拉创始人伊隆·马斯克、微软创始人比尔·盖茨等人联名发布公开信，让公众警惕人工智能的风险。
在剑桥大学举行的“未来智能中心”开幕仪式上，霍金再次表达了自己的这一观点，不过这一次，他也盛赞了人工智能所带来的好处。“我认为，对于一个生物大脑和一台计算机所能取得的成就，并不存在深刻的差别。从理论上来说，计算机能够效仿人类的智能并超过人类的智能。简言之，人工智能的强大崛起可能是人类遇到的最好的事情，但也可能是最坏的事情，只是我们还不知道答案。”
